互花米草与海三棱藨草的生长特征和相对竞争能力

外来物种互花米草(Spartinaalterniflora)已对我国特有种海三棱藨草 (Scirpusmariqueter)发生了竞争取代。作者通过在长江口崇明东滩湿地取样和盆栽竞争实验,比较了二者的主要生长特征和种间相对竞争能力。结果表明:无论是先锋种群还是成熟种群,互花米草的高度、盖度、地上生物量、地下生物量和平均每花序种子数都显著大于海三棱藨草;海三棱藨草的密度和单位面积结实枝条数显著大于互花米草。两种植物成熟种群的单位面积种子产量和种子的萌发率没有显著差异。种内竞争和种间竞争显著降低了两种植物的平均每株产生的无性小株数、结实株数、地上生物量和地下球茎数(海三棱藨草产生球茎),互花米草的种间竞争能力 (相对邻里效应指数 )显著大于海三棱藨草。互花米草在生长上的优势可能导致其在种间竞争上的优势,从而使互花米草能够在海三棱藨草群落中成功入侵。     

盐度及种间相互作用对海三棱藨草、互花米草萌发及生长的影响

盐度和种间作用是影响湿地植物群落构建的关键因子。然而,已有研究主要集中于植物成体阶段,我们对生活史早期更新阶段的种间相互作用了解十分有限。崇明东滩国家级自然保护区是位于长江口的重要湿地,外来入侵植物互花米草对优势土著物种海三棱藨草的竞争排斥对当地生态系统造成了严重的负面影响。通过受控实验探讨了盐度及种间作用对海三棱藨草和互花米草种子萌发及生长的影响,以深入了解更新过程在盐沼湿地植物群落构建中的作用。结果表明,在培养皿中盐度对海三棱藨草的萌发有显著抑制作用,互花米草的萌发率受盐度影响不显著但萌发进程被延迟。混种处理对两者的萌发存在一定促进效应,且其作用强度受到盐度的调控。海三棱藨草与互花米草种子在萌发阶段的相互促进并非是通过化感作用实现的,可能是由于萌发过程对盐分的吸收减弱了盐胁迫的影响。盆栽条件下,两物种混种时的萌发及生长表现（高度、地上生物量）较单种时有所下降,但差异不显著。种间竞争受环境胁迫程度及生活史阶段的影响,竞争作用在胁迫较弱的淡水环境及生活史后期更强。盐沼湿地植物群落在形成早期受到盐度等环境因子的影响较大,不同植物对盐胁迫的响应是影响种群建成的主导因素,后期种间竞争的重要性不断增加,最终决定了植物群落的整体格局。     

海三棱藨草对极端高温的生长与生理响应

在全球气候变化大背景下,极端气候事件频发,但目前关于盐沼植物对极端天气响应方面的研究极少。本研究以典型的河口盐沼植物海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为对象,在温室内对其进行一周的不同高温(40、45、50℃)胁迫处理,研究其生长、生理及光合等参数的响应。结果表明:在受到45、50℃高温胁迫时,海三棱藨草的根冠比显著增高,生物量趋于向地下转移;叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素的含量随着温度的升高有下降的趋势,说明极端高温在一定程度上抑制了海三棱藨草体内叶绿素的合成;高温胁迫也对海三棱藨草生理上产生显著影响,其叶片和根中丙二醛含量均在受到45℃以上高温胁迫时显著降低,可能昭示着海三棱藨草有一定的耐热性;而脯氨酸含量在高温处理组(40～50℃)显著高于对照组(室温),可溶性糖含量表现为高温处理时(40～50℃)在叶中显著下降,在根中升高,表明海三棱藨草在高温胁迫时产生渗透调节物质积极抵抗逆境;海三棱藨草净光合速率在40℃处理时较对照组有所上升,而在45℃以上高温处理时显著下降,且伴随着气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率、羧化效率的下降,水分利用效率的升高...     

海三棱藨草及其近缘种的DNA条形码研究

海三棱藨草[×Bolboschoenoplectus mariqueter(Tang&F. T. Wang) Tatanov]的分类学地位至今尚无定论。为明确海三棱藨草的分类学地位并探讨其与近缘种的关系,该研究分别利用1个核基因(ITS)和5个叶绿体基因(matK、ndhF、rbcL、trnL和trnL-trnF)的DNA条形码序列对海三棱藨草及其近缘种的4种21批样品进行扩增和测序,通过采用相似性搜索算法对单一序列和序列组合的物种鉴定效率进行评价,并基于贝叶斯推断方法构建系统发育树进行鉴定分析。结果表明：(1)ITS+matK序列组合的物种鉴定效率最高,为71.4%,可实现海三棱藨草及其近缘种的种间区分、鉴定。(2)基于ITS+matK序列组合构建海三棱藨草及其近缘种的系统发育树,发现同一物种的样品聚集度较好,海三棱藨草与三棱草属[Bolboschoenus(Asch.) Palla]的物种聚为一支,明显与水葱属[Schoenoplectus(Rchb.) Palla]物种分开,并且海三棱藨草与海滨三棱草[Bolboschoenus maritimus(Linnaeus) P...     

海三棱藨草及其近缘种基因组大小的测定

基因组大小是物种基因组的重要特征,通常用DNA C值来衡量,能够用于快速判断基因组倍性,并为分类学与进化生物学提供重要依据。海三棱藨草(Scirpus mariqueter)是长江口和杭州湾具有重要生态意义的标志性物种,被认为是扁秆藨草(S. planiculmis)和藨草(S. triqueter)的杂交种,因染色体小而难以准确确定倍性。近年来,部分研究者指出该物种的分类和命名存在疑点。该研究通过基因组Survey分析检测海三棱藨草样本CJ1的基因组特征,测序深度约为120 ×,并以绿豆(Vigna radiata)为参考标准,利用流式细胞术测定了海三棱藨草及其同域近缘种扁秆藨草和藨草以及海三棱藨草和扁秆藨草的杂交F1共13个样本的DNA C值和相对倍性。结果表明:(1)基因组Survey分析测得CJ1的基因组大小为244.12 Mbp,杂合率为0.68%,重复序列比例为42.38%,GC含量为37.25%。(2)流式细胞术测得来自不同区域的海三棱藨草各样本的基因组倍性相同,1C值在234.87 ～ 242.5 Mbp之间,其中CJ1的基因组大小与基因组Survey检测结果高度一致。(3)扁秆藨草的1C值在251.77 ～ 264.13 Mbp之间,藨草1C值为537.33 Mbp。根据上述基因组大小,认为海三棱藨草不可能是这两者的杂交种。该研究补充了海三棱藨草及其近缘种的基因组特征,为后续全基因组测序奠定基础,同时也否定了海三棱藨草起源于扁杆藨草和藨草杂交的假说。     

互花米草与海三棱蔗草的生长特征和相对竞争能力

外来物种互花米草(Spartina alterniflora)已对我国特有种海三棱蔗草(Scirpus mariqueter)发生了竞争取代。作者通过在长江口崇明东滩湿地取样和盆栽竞争实验,比较了二者的主要生长特征和种间相对竞争能力。结果表明：无论是先锋种群还是成熟种群,互花米草的高度、盖度、地上生物量、地下生物量和平均每花序种子数都显著大于海三棱蔗草;海三棱蔗草的密度和单位面积结实枝条数显著大于互花米草。两种植物成熟种群的单位面积种子产量和种子的萌发率没有显著差异。种内竞争和种间竞争显著降低了两种植物的平均每株产生的无性小株数、结实株数、地上生物量和地下球茎数(海三棱蔗草产生球茎),互花米草的种间竞争能力(相对邻里效应指数)显著大于海三棱蔗草。互花米草在生长上的优势可能导致其在种间竞争上的优势,从而使互花米草能够在海三棱蔗草群落中成功入侵。     

高粱不同器官生长对NaCl胁迫的响应及其耐盐阈值

用砂基培养研究高粱不同器官生长对NaCl胁迫的响应及其耐盐阈值。NaCl胁迫下,独角虎和糖高粱均表现为生长叶叶鞘鲜重下降最大,其次是生长叶叶片、成熟叶叶鞘和叶片变化最小。长期胁迫单株叶片数及叶面积也明显下降。相同胁迫情况下,糖高梁的生长抑制明显大于独角虎。独角虎和糖高粱耐盐阈值分别为135和82mmol／LNaCI。以上结果表明独角虎耐盐能力明显大于糖高粱。讨论了不同器官生长抑制的机制。     

能源植物杂交狼尾草对NaCl胁迫的响应及其耐盐阈值

以能源植物杂交狼尾草(Pennisetum americanum × P. purpureum)为实验材料, 用沙培盆栽的方法, 分别用0、0.3%、0.5%、0.9%和1.2%的NaCl处理4周后, 测定植株鲜重、干重、含水量、株高、分蘖数和不同部位的离子含量, 以确定其耐盐阈值和耐盐方式。结果表明, 随着NaCl浓度的增加, 杂交狼尾草的鲜重、干重、株高和分蘖数都显著降低, 地上部分鲜重和干重分别在NaCl浓度为0.568%和0.570%时下降了50%, 1.2% NaCl处理的杂交狼尾草几乎全部死掉。表明杂交狼尾草的耐盐阈值为0.57%; 但植株含水量和功能叶的Na⁺含量变化不明显, 老叶Na⁺含量在NaCl浓度为0.9%时明显升高, 是对照的2倍; 随NaCl浓度的升高, 根中的Na⁺含量显著升高, 在NaCl浓度为0.9%时, 根中的Na⁺含量达到对照的3倍以上。Na⁺含量在功能叶, 老叶和根中含量依次升高; 随NaCl浓度的升高, 地上部分和根中的K⁺含量都无明显变化; 随NaCl浓度的升高, 根中的Na⁺/K⁺明显增加, 而地上部分Na⁺/K⁺只有当NaCl浓度为0.9%时明显增加。以上结果表明杂交狼尾草具有一定的耐盐性, 其耐盐方式为拒盐, 耐盐阈值为0.57% (约100 mmol·L^-1)。     

海三棱藨草的组织培养与快繁体系

以海三棱藨草(Scirpus × mariqueter)成熟种子为外植体, 通过无菌萌发、丛生芽诱导、增殖、壮苗、生根和移栽等过程, 建立了海三棱藨草的无菌快繁体系。结果表明: 丛生芽诱导和增殖的最适培养基为MS+2.0 mg·L^-1 6-BA+0.002 mg·L^-1 TDZ+0.2 mg·L^-1 IBA; 壮苗最适培养基为1/2MS+0.05 mg·L^-1 6-BA+0.01 mg·L^-1 IBA; 生根最适培养基为1/2 MS+0.2 mg·L^-1 IBA; 最适培养温度为30°C; 再生苗移入珍珠岩:草炭:蛭石=1:1:1 (体积比)的混合基质中, 移栽成活率可达85%以上。生根培养阶段选用容积较大的塑料容器育苗, 可以降低生产成本和提高生产效率。     

海三棱藨草种群的密度与生物量动态

本文研究了上海市南汇县东海农场海堤外侧滩涂上海三棱藨草种群的密度动态、高度生长动态、生物量动态以及它们之间及其与环境之间的相互关系。研究结果表明:在环境条件相对稳定的地带A和B内,海三棱藨草种群的高度、高度生长和生物量在生长期内符合Logisfis增长。种群生物量动态与密度动态可分为3个阶段,其中阶段Ⅱ符合Yoda等提出的-3/2自疏定律。地带B为海三棱藨草种群生长的最适地带。地带C内生境条件极不稳定,种群的数量动态变化亦相当剧烈。在不同环境条件下,密度制约因素和非密度制约因素对种群数量动态的相对作用是不同的。在环境条件较稳定的生境中(地带A和B),密度制约因素是决定种群数量动态的主要因素;在环境条件变化剧烈的生境中(地带C),非密度制约因素是决定种群数量动态的主要因素。     

牛叠肚幼苗对盐碱胁迫的生理响应及其耐盐阈值

以盆栽牛叠肚组培苗为试材,比较研究了不同浓度中性盐(NaCl、Na2SO4)和碱性盐(NaHCO3、Na2CO3)胁迫对其生长和生理指标的影响。结果显示:(1)牛叠肚幼苗生长在碱性盐(NaHCO3、Na2CO3)处理下表现出"低促高抑"现象,而在中性盐(NaCl、Na2SO4)处理下均受到不同程度的抑制。(2)随着盐碱胁迫浓度的升高,牛叠肚叶片的相对电导率呈增加趋势,丙二醛(MDA)积累波动变化;Na2SO4和NaHCO3处理下二者之间的变化趋势相似,而NaCl和Na2CO3处理下二者之间变化趋势则不同。(3)牛叠肚叶片中超氧化物歧化酶(SOD)活性随胁迫浓度增加先升高后下降,而过氧化物酶(POD)活性呈先下降后升高趋势,说明牛叠肚主要通过SOD和POD的互补作用来降低氧化伤害。(4)以相对株高生长量下降50%为标准,求得牛叠肚幼苗对NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO34种单盐的耐受阈值分别为85.18(0.50%,W/V)、40.77(0.58%,W/V)、171.00(1.44%,W/V)、114.20(1.21%,W/V)mmol·L-1。研究表明,各盐碱胁迫使牛叠肚幼苗的生长受到不同程度的抑制,但其在一定浓度范围内通过提高抗氧化酶(SOD、POD)活性来减轻盐碱伤害,维持植株的正常生理代谢;牛叠肚幼苗对碱性盐(NaHCO3、Na2CO3)的耐受能力强于中性盐(NaCl、Na2SO4)。     

海三棱藨草种群的物候与分布格局研究

海三棱藨草群落是生长在海岸带滩涂原生裸地上的原生植被,在上海地区分布面积达20多万亩。本项工作研究了上海市南汇县东海农场海堤外侧滩涂上海三棱藨草种群的物候和分布格局。根据滩涂高程以及海三棱藨草种群生长状况,可以划分成三个地带,即地带A,海三棱藨草与芦苇群落交错区;地带B,海三棱藨草种群生长最适的中潮位地带;地带C,梅三棱藨草种群定居地带。由于三个地带内,生境条件不同,海三棱藨草种群的物候有明显差异。从地带A至C,海三棱藨草种群的分布格局依次为随机分布、均匀分布和随机分布或群聚分布。其空间分布格局在随时间变化的同时也在空间上改变其位置。     

互花米草幼苗对重金属镉胁迫的生理响应

以互花米草为实验材料,通过模拟海水河沙培养实验,研究不同浓度镉胁迫对互花米草生理生化的影响。结果表明:随着镉浓度的增大,互花米草叶、根生物量逐渐降低,膜透性、丙二醛、SOD、POD酶活性随着镉浓度的增加而增加,其酶抗性也发挥到最大的程度。随着镉浓度的增加互花米草的光合特性发生较大变化,净光合速率、胞间CO₂和气孔导度都下降和减少。     

长江口九段沙湿地海三棱藨草生物量分配特征及其影响因子

海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为长江河口盐沼湿地先锋植物。以长江口九段沙湿地为主要研究区域,在江亚南沙、上沙、中下沙等不同区域设置固定站点,进行植被和环境因子的取样调研,分析研究了海三棱藨草的生物量分配特征及其主要影响因子,以期为海三棱藨草的培育与恢复、盐沼湿地生态系统的保护与利用提供科学依据。结果表明:(1)不同站点海三棱藨草的茎基高度、球茎生物量占比、根茎与球茎之比均不存在显著差异(P0.05),而植株密度、植株高度、根茎生物量占比、果实生物量占比、茎叶生物量占比、须根生物量占比、果实与根茎之比、果实与球茎之比在不同站点间存在显著差异(P0.05);(2)不同站点的沉积物电导率、盐度、容积密度(5—10、25—30 cm土层)、总碳含量(10—15、20—25、25—30 cm土层)、总氮含量(5—10 cm土层)存在显著差异(P0.05);(3)海三棱藨草的果实与根茎的生物量之比和沉积物5—10、25—30 cm总碳含量,0—5、5—10 cm总氮含量,0—5 cm容积密度,茎基高度6种因子的组合存在极显著相关(P0.01);而其他生物量分配指标与本文涉及到的环境因子、植物表形参数均不存在显著相关性(P0.05)。海三棱藨草生物量分配特征是其自身生长特征与环境因子综合作用的结果。在今后的研究中需拓展生境因子涵盖范围,深入分析多因子综合作用对海三棱藨草生物量分配特征的影响。     

长江口盐沼海三棱藨草在高程梯度上的生物量分配(英文)

海三棱草 (ScirpusmariqueterTangetZhang)是一种典型的先锋植物。它能占据于长江口盐沼的光滩上 ,生境非常恶劣。为探索该物种在高度环境胁迫下的生活史策略 ,测定了它在高程梯度上的生物量分配 ,以及有关形态学参数。结果发现海三棱草在中位高程时密度和单株生物量最高 ,生长最好。在由低及高的高程梯度上 ,球茎、根状茎的生物量分配比例逐渐下降 ,表明植物体在光滩前沿采取保守策略 ;而花序的比例则逐渐上升 ,表明植物在生活史过程中 ,由无性生殖向有性生殖的转变。这种转变可能有利于种群的扩散和生存。另外 ,相关分析表明 ,有性生殖性状与无性生殖、生长性状呈负相关 ,但无性生殖与生长性状间的关系难以确定 ,可能由于球茎在不同生活史阶段的不同功能引起。     

海三棱藨草及其近缘种果实形状和果皮微形态特征研究

利用光学显微镜和扫描电镜对海三棱藨草(× Bolboschoenoplectus mariqueter (Tang & F. T. Wang))及其5个近缘种的果实形状、果皮微形态特征进行观察和分析。结果显示,海三棱藨草果实形状为双凸状,表面为波形网状纹饰,外果皮为中果皮厚度的2倍,与扁秆荆三棱( Bolboschoenus planiculmis (F. Schmidt) T. V. Egorova)明显不同,而与海滨三棱草( Bolboschoenus maritimus (L.) Palla)相似。研究结果支持将海三棱藨草归入三棱草属,不支持将海三棱藨草作为扁秆荆三棱的异名,推测其可能为海滨三棱草水滨亚种( Bolboschoenus maritimus subsp. paludosus (A. Nelson) T. Koyama)的异名。     

三种盐胁迫对互花米草和芦苇光合作用的影响

互花米草(Spartina alterniflora)的入侵给海岸带盐沼生态系统的结构和功能带来了显著影响。互花米草盐沼中的硫含量高于附近的土著芦苇(Phragmites australis)盐沼。为探讨硫元素对互花米草和芦苇竞争过程的可能影响及其作用机制, 以50 mmol·L^-1的Na₂SO₄和Na₂S对互花米草和芦苇进行处理, 分析处理前后5天内两种植物光合气体交换和叶绿素荧光指标变化的差异, 实验另设等Na⁺浓度的NaCl处理作为比较。研究发现: Na₂S对互花米草和芦苇光合作用影响的差异最大, NaCl次之, Na₂SO₄最小。Na₂S处理后, 互花米草净光合速率(P_n)出现显著上升, 芦苇P_n值大幅度下降。互花米草的光饱和点(I_sat)上升而芦苇的I_sat值无变化。表明Na₂S处理对互花米草的光合能力有促进作用, 但对芦苇的光合能力有抑制作用。NaCl处理后互花米草P_n值也出现小幅上升, 而芦苇P_n值略有下降。Na₂SO₄处理对互花米草和芦苇的P_n值均无显著影响。除Na₂SO₄处理的互花米草外, 不同盐处理后的互花米草和芦苇非光化学淬灭(NPQ)均出现上升趋势。研究结果表明互花米草对环境硫胁迫的适应能力显著高于芦苇, 暗示盐沼高硫环境尤其是硫化物有助于互花米草相对于芦苇的竞争, 也很可能是其形成单一植被的重要原因之一。     

海三棱藨草及其近缘种果实形状和果皮微形态特征研究

利用光学显微镜和扫描电镜对海三棱藨草（×Bolboschoenoplectus mariqueter（Tang&F.T.Wang））及其5个近缘种的果实形状、果皮微形态特征进行观察和分析。结果显示,海三棱藨草果实形状为双凸状,表面为波形网状纹饰,外果皮为中果皮厚度的2倍,与扁秆荆三棱（Bolboschoenus planiculmis（F.Schmidt） T.V.Egorova）明显不同,而与海滨三棱草（Bolboschoenus maritimus（L.） Palla）相似。研究结果支持将海三棱藨草归入三棱草属,不支持将海三棱藨草作为扁秆荆三棱的异名,推测其可能为海滨三棱草水滨亚种（Bolboschoenus maritimus subsp.paludosus（A.Nelson） T.Koyama）的异名。     

NaCl胁迫对互花米草细胞膜和光响应曲线特征参数的影响

以大米草的互花米草为材料,研究了不同盐浓度对其细胞膜透性、丙二醛(MDA)含量和光响应曲线的特征参数的变化情况。结果表明:盐浓度低于300mmol·L-1时,互花米草细胞膜透性和MDA含量较对照组无显著差异;其较高的最大光合速率(>30μmol·m-2·s-1),表观量子效率(>0.05mol·mol-1Photons)以及较低的暗呼吸速率(<1.5μmolCO2·m-2·s-1)和光补偿点(<20μmol·m-2·s-1)为其有机物质积累、竞争、建立种群并扩散提供条件。盐浓度高于500mmol·L-1时,互花米草膜透性和MDA含量显著上升,最大光合速率(Amax)及表观量子效率(Q)显著下降,暗呼吸速率(Rday)和光补偿点(LCP)上升。表明细胞膜和光合作用有关酶受到迫害,抑制了其正常生长。盐胁迫下互花米草光合速率降低,但蒸腾速率的显著下降提高了单叶水分利用效率,从而部分缓解了渗透势变化对细胞的迫害,为其生存和生长提供条件。     

崇明东滩鸟类栖息地优化区海三棱藨草野外恢复实践

中国滨海盐沼湿地受损严重,人工修复策略已成为保护滨海生境的主要措施之一。本研究探讨了在长江口上海崇明东滩鸟类国家级自然保护区,互花米草控制和鸟类栖息地优化工程项目内空白生境的本土盐沼植物高效恢复技术。通过野外小试和中试试验,分析了长江口盐沼湿地建群种海三棱藨草恢复过程中繁殖体种类和移植方式对恢复效率的影响,并评估了不同恢复策略的恢复成本和效率。结果表明：1)海三棱藨草球茎苗耐淹性较强,适用于环境异质性较高的优化区;2)在4种恢复海三棱藨草群落的处理中,最经济高效的处理为无泥低密度球茎苗的移植方式,其每公顷的投入成本约为10100元。相较之下,无泥高密度、带泥低密度及带泥高密度的处理每公顷所需成本分别为41100、30000和120100元;3)经过近5年的努力,海三棱藨草群落在崇明东滩优化区C3区域覆盖度已超过60%,是相对成功的大规模野外恢复示范。本研究可为大规模滨海盐沼植物的恢复工程提供依据及支撑。